Влияние износа на фрикционный разогрев и возникновение термоупругой неустойчивости скользящего контакта
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2016.9.4.36Ключевые слова:
трение, износ, скольжение, контакт, термоупругая неустойчивостьАннотация
В настоящей работе исследуется взаимовлияние износа упругого покрытия и фрикционного разогрева скользящего контакта, а также их совместное влияние на возникновение и развитие термоупругой неустойчивости скользящего термофрикционного контакта. Дается постановка начально-краевой квазистатической задачи несвязанной термоупругости, в которой рассматривается скольжение жёсткого тела в виде полуплоскости по поверхности упругого покрытия с учётом трения и сопровождающего его тепловыделения. Скорость скольжения полуплоскости постоянна, покрытие сцеплено с жёсткой подложкой. Работа сил трения на контакте расходуется на нагрев покрытия и его абразивный износ. Для решения задачи используется интегральное преобразование Лапласа. Решения задачи - температура, напряжения, смещения, как на контакте, так и по глубине покрытия, - представляются в виде свёрток Лапласа. Подынтегральные функции квадратур выражений для напряжений и смещений не убывают на бесконечности, а остаются постоянными. Квадратуры, их содержащие, понимаются в обобщённом смысле. После регуляризации подынтегральных функций в квадратурах для смещений и напряжений решение задачи записывается в виде суммы регулярной составляющей обобщённой части и свёртки Лапласа. Показано, что подынтегральные функции полученных решений задачи зависят от её трёх безразмерных параметров. Подробно изучается расположение полюсов подынтегральных функций решений задачи в комплексной плоскости переменной интегрирования, на основании чего определяются области устойчивых и неустойчивых решений в пространстве безразмерных параметров задачи. После вычисления свёрток решения задачи записываются в виде удобных для вычисления и анализа функциональных рядов по полюсам подынтегральных функций. Исследуются свойства точных, как устойчивых, так и неустойчивых, решений задачи - температуры, износа и напряжений, развивающихся на скользящем термофрикционном контакте,- в зависимости от значений размерных и безразмерных параметров задачи.
Скачивания
Библиографические ссылки
Barber J.R. Thermoelastic instabilities in the sliding of conforming solids // P. Roy. Soc. Lond. A Mat. - 1969. - Vol. 312. - P. 381-394. DOI
2. Dow Th.A., Burton R.A. Thermoelastic instability of sliding contact in the absence of wear // Wear. - 1972. - Vol. 19, no. 3. - P. 315-328. DOI
3. Burton R.A., Nerlikar V., Kilaparti S.R. Thermoelastic instability in a seal-like configuration // Wear. - 1973. - Vol. 24, no. 2. - P. 177-188. DOI
4. Моров В.А., Черский И.Н. Термоупругая неустойчивость фрикционного контакта штампов с полупространством // Трение и износ. - 1985. - Т. 6, № 1. - С. 27-38.
5. Afferrante L. Ciavarella M., Barber J.R. Sliding thermoelastodynamic instability // P. Roy. Soc. Lond. A Mat. - 2006. - Vol. 462. - P. 2161-2176. DOI
6. Галин Л.А., Горячева И.Г. Осесимметричная контактная задача теории упругости при наличии износа // ПММ. - 1977. - Т. 41, № 5. - С. 807-812. DOI
7. Александров В.М., Аннакулова Г.К. Контактная задача термоупругости с учетом износа и тепловыделения от трения // Трение и износ. - 1990. - Т. 11, № 1. - С. 24-28.
8. Александров В.М., Аннакулова Г.К. Взаимодействие покрытий тел с учетом деформируемости, износа и тепловыделения от трения // Трение и износ. - 1992. - Т. 13, № 1. - С. 154-160.
9. Евтушенко А.А., Пырьев Ю.А. Влияние изнашивания на развитие термоупругой неустойчивости фрикционного контакта // МТТ. - 1997. - № 1. - С. 114-121.
10. Olesiak Z.S., Pyryev Yu.A. A model of thermoelastic dynamic contact in conditions of frictional heat and wear // J. Theor. Appl. Mech. - 1998. - Vol. 36, no. 2. - P. 305-320.
11. Afferrante L., Ciavarella M. Thermo-elastic dynamic instability (TEDI)-a review of recent results // J. Eng. Math. - 2007. - Vol. 61, no. 2. - P. 285-300. DOI
12. Abbasi S., Teimourimanesh S., Vernersson T., Sellgren U., Olofsson U., Lundén R. Temperature and thermoelastic instability at tread braking using cast iron friction material // Wear. - 2014. - Vol. 314, no. 1-2. - P. 171-180. DOI
13. Shpenev A.G., Kenigfest A.M., Golubkov A.K. Theoretical and experimental study of carbon brake discs frictionally induced thermoelastic instability // Springer Proceedings in Physics. - 2016. - Vol. 175. - P. 551-559. DOI
14. Зеленцов В.Б., Митрин Б.И., Волков С.С., Васильев А.С. Термоупругодинамическая неустойчивость решения контактной задачи для покрытия с учетом тепловыделения от трения // Вестник ДГТУ. - 2014. - Т. 14, № 4. - С. 17-29. DOI
15. Зеленцов В.Б., Митрин Б.И., Айзикович С.М. Динамическая и квазистатическая неустойчивость скользящего термофрикционного контакта // Трение и износ. - 2016. - Т. 37, № 3. - С. 280-289. DOI
16. Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. - Киев: Наукова думка, 1965. - 204 с.
17. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. - М.: Высшая школа, 1975. - 409 с.
18. Гурвиц А., Курант Р. Теория функций. - М.: Наука, 1968. - 648 с.
19. Брычков Ю.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования обобщенных функций. - М.: Наука, 1977. - 288 с.
20. Забрейко П.П., Кошелев А.И., Красносельский М.А. и др. Интегральные уравнения. - М.: Наука, 1968. - 448 с.
###
Barber J.R. Thermoelastic instabilities in the sliding of conforming solids // P. Roy. Soc. Lond. A Mat. - 1969. - Vol. 312. - P. 381-394. DOI
2. Dow Th.A., Burton R.A. Thermoelastic instability of sliding contact in the absence of wear // Wear. - 1972. - Vol. 19, no. 3. - P. 315-328. DOI
3. Burton R.A., Nerlikar V., Kilaparti S.R. Thermoelastic instability in a seal-like configuration // Wear. - 1973. - Vol. 24, no. 2. - P. 177-188. DOI
4. Morov V.A., Cerskij I.N. Termouprugaa neustojcivost’ frikcionnogo kontakta stampov s poluprostranstvom // Trenie i iznos. - 1985. - T. 6, No 1. - S. 27-38.
5. Afferrante L. Ciavarella M., Barber J.R. Sliding thermoelastodynamic instability // P. Roy. Soc. Lond. A Mat. - 2006. - Vol. 462. - P. 2161-2176. DOI
6. Galin L.A., Goraceva I.G. Osesimmetricnaa kontaktnaa zadaca teorii uprugosti pri nalicii iznosa // PMM. - 1977. - T. 41, No 5. - S. 807-812. DOI
7. Aleksandrov V.M., Annakulova G.K. Kontaktnaa zadaca termouprugosti s ucetom iznosa i teplovydelenia ot trenia // Trenie i iznos. - 1990. - T. 11, No 1. - S. 24-28.
8. Aleksandrov V.M., Annakulova G.K. Vzaimodejstvie pokrytij tel s ucetom deformiruemosti, iznosa i teplovydelenia ot trenia // Trenie i iznos. - 1992. - T. 13, No 1. - S. 154-160.
9. Evtusenko A.A., Pyr’ev U.A. Vlianie iznasivania na razvitie termouprugoj neustojcivosti frikcionnogo kontakta // MTT. - 1997. - No 1. - S. 114-121.
10. Olesiak Z.S., Pyryev Yu.A. A model of thermoelastic dynamic contact in conditions of frictional heat and wear // J. Theor. Appl. Mech. - 1998. - Vol. 36, no. 2. - P. 305-320.
11. Afferrante L., Ciavarella M. Thermo-elastic dynamic instability (TEDI)-a review of recent results // J. Eng. Math. - 2007. - Vol. 61, no. 2. - P. 285-300. DOI
12. Abbasi S., Teimourimanesh S., Vernersson T., Sellgren U., Olofsson U., Lunden R. Temperature and thermoelastic instability at tread braking using cast iron friction material // Wear. - 2014. - Vol. 314, no. 1-2. - P. 171-180. DOI
13. Shpenev A.G., Kenigfest A.M., Golubkov A.K. Theoretical and experimental study of carbon brake discs frictionally induced thermoelastic instability // Springer Proceedings in Physics. - 2016. - Vol. 175. - P. 551-559. DOI
14. Zelencov V.B., Mitrin B.I., Volkov S.S., Vasil’ev A.S. Termouprugodinamiceskaa neustojcivost’ resenia kontaktnoj zadaci dla pokrytia s ucetom teplovydelenia ot trenia // Vestnik DGTU. - 2014. - T. 14, No 4. - S. 17-29. DOI
15. Zelencov V.B., Mitrin B.I., Ajzikovic S.M. Dinamiceskaa i kvazistaticeskaa neustojcivost’ skol’zasego termofrikcionnogo kontakta // Trenie i iznos. - 2016. - T. 37, No 3. - S. 280-289. DOI
16. Kovalenko A.D. Vvedenie v termouprugost’. - Kiev: Naukova dumka, 1965. - 204 s.
17. Ditkin V.A., Prudnikov A.P. Operacionnoe iscislenie. - M.: Vyssaa skola, 1975. - 409 s.
18. Gurvic A., Kurant R. Teoria funkcij. - M.: Nauka, 1968. - 648 s.
19. Bryckov U.A., Prudnikov A.P. Integral’nye preobrazovania obobsennyh funkcij. - M.: Nauka, 1977. - 288 s.
20. Zabrejko P.P., Koselev A.I., Krasnosel’skij M.A. i dr. Integral’nye uravnenia. - M.: Nauka, 1968. - 448 s.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2016 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
